本實(shí)用新型涉及一種螺旋天線，特別是一種極化可重構(gòu)的錐形螺旋天線。

背景技術(shù)：

天線是無(wú)線通信系統(tǒng)中非常重要的部分。隨著通信系統(tǒng)中天線的數(shù)量的增加，如何提高通信系統(tǒng)的電磁兼容性是新的挑戰(zhàn)。在相關(guān)領(lǐng)域技術(shù)人員的努力下，可重構(gòu)天線應(yīng)運(yùn)而生，可重構(gòu)天線與傳統(tǒng)的天線相比，可以通過(guò)動(dòng)態(tài)改變天線物理結(jié)構(gòu)或尺寸的方式，讓一個(gè)天線具有多個(gè)天線的功能。可重構(gòu)天線又分頻率可重構(gòu)、極化可重構(gòu)和方向性圖可重構(gòu)等。2009年，應(yīng)用液態(tài)金屬鎵銦合金（Eutectic gallium- indium, EGaIn）制備天線為可重構(gòu)天線的實(shí)現(xiàn)開(kāi)辟了新的途徑，這種液態(tài)金屬不僅能很好地接受信號(hào)，而且反復(fù)彎折也不會(huì)導(dǎo)致材料“疲勞”，具有自我修復(fù)能力，因此具備了實(shí)現(xiàn)可重構(gòu)天線的特質(zhì)。自2009年，科學(xué)界分別提出了應(yīng)用液態(tài)金屬設(shè)計(jì)的不平衡的環(huán)形天線、微帶天線、利用壓力響應(yīng)調(diào)整電長(zhǎng)度，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)頻率可重構(gòu)的液態(tài)金屬天線、頻率可重構(gòu)的單極子天線等。但到目前為止，國(guó)內(nèi)外還未有基于液態(tài)金屬的可重構(gòu)螺旋天線的研究。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型是為了解決現(xiàn)有技術(shù)所存在的上述不足，提出一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，設(shè)計(jì)巧妙，極化可重構(gòu)的錐形螺旋天線。

本實(shí)用新型的技術(shù)解決方案是：一種極化可重構(gòu)的錐形螺旋天線，包括接地板1，其特征在于：在所述的接地板1上設(shè)置有錐形支撐體2，在錐形支撐體2外對(duì)稱地設(shè)置有左螺旋槽和右螺旋槽，并且在左螺旋槽和右螺旋槽內(nèi)設(shè)置有螺旋輻射體3，且所述的螺旋輻射體3由聚四氟乙烯外層介質(zhì)4構(gòu)成，在聚四氟乙烯外層介質(zhì)4的內(nèi)腔中可填充液態(tài)金屬鎵銦合金，在錐形支撐體2外還貼附有饋電帶條5，而螺旋輻射體3的起始端與饋電帶條5相接觸，所述的螺旋輻射體3的參數(shù)方程為：

其中R為螺旋輻射體3的頂面半徑、為螺旋輻射體3的底面半徑、N為螺旋輻射體3的螺旋圈數(shù)、為螺旋輻射體3的起始升角、為螺旋輻射體3的終止升角，t為形成螺旋輻射體3的螺旋管環(huán)繞過(guò)程中弧度變化值，變化范圍為。

所述的饋電帶條5為矩形。

所述螺旋輻射體3的底面直徑為D，螺旋輻射體3中心頻率所對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)為，且D/=0.25-0.42。

本實(shí)用新型同現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點(diǎn)：

本種結(jié)構(gòu)形式的新型錐形螺旋天線，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，設(shè)計(jì)巧妙，布局合理，它在傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)錐形螺旋天線的基礎(chǔ)上做出改進(jìn)，它根據(jù)螺旋天線的底面半徑、初始升角限定，通過(guò)對(duì)螺旋終止升角和螺旋天線頂面半徑的比例關(guān)系調(diào)整，使螺旋天線的圓極化輻射特性達(dá)到最優(yōu)值；同時(shí)它巧妙地利用液態(tài)金屬鎵銦合金的流動(dòng)性和聚四氟乙烯的高潤(rùn)滑、不粘的特性，可以快速、方便的進(jìn)行左右極化的切換。并且它的制作工藝簡(jiǎn)單，制造成本低廉，因此可以說(shuō)這種新型錐形螺旋天線具備了多種優(yōu)點(diǎn)，特別適合于在本領(lǐng)域中推廣應(yīng)用，其市場(chǎng)前景十分廣闊。

附圖說(shuō)明

圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2a為軸向軸比和增益隨頻率變化曲線(LHCP)；

圖2b為軸向軸比和增益隨頻率變化曲線(RHCP) ；

圖3a為反射系數(shù)隨頻率變化曲線(LHCP)；

圖3b為反射系數(shù)隨頻率變化曲線(RHCP) ；

圖4a為圓極化場(chǎng)的仿真方向性圖(LHCP 在xoz 平面)；

圖4b為圓極化場(chǎng)的仿真方向性圖(LHCP 在yoz 平面)；

圖4c為圓極化場(chǎng)的仿真方向性圖(RHCP 在 xoz平面)；

圖4d為圓極化場(chǎng)的仿真方向性圖(RHCP 在yoz 平面)。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合附圖說(shuō)明本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式。如圖1至圖4d所示：一種極化可重構(gòu)的錐形螺旋天線，包括接地板1，在所述的接地板1上設(shè)置有錐形支撐體2，在錐形支撐體2外對(duì)稱地設(shè)置有左螺旋槽和右螺旋槽，并且在左螺旋槽和右螺旋槽內(nèi)設(shè)置有螺旋輻射體3，且所述的螺旋輻射體3由聚四氟乙烯外層介質(zhì)4構(gòu)成，在聚四氟乙烯外層介質(zhì)4的內(nèi)腔中可填充液態(tài)金屬鎵銦合金，在在錐形支撐體2外還貼附有饋電帶條5，這里的饋電帶條5為矩形，而螺旋輻射體3的起始端與饋電帶條5相接觸，所述的螺旋輻射體3的參數(shù)方程為：

其中R為螺旋輻射體3的頂面半徑、為螺旋輻射體3的底面半徑、N為螺旋輻射體3的螺旋圈數(shù)（具體實(shí)施例中N=4）、為螺旋輻射體3的起始升角（具體實(shí)施例中=14°）、α₁為螺旋輻射體3的終止升角（具體實(shí)施例中=7°），t為形成螺旋輻射體3的螺旋管環(huán)繞過(guò)程中弧度變化值，變化范圍為。

所述螺旋輻射體3的底面直徑為D，螺旋輻射體3中心頻率所對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)為，且D/=0.25-0.42。

為了在降低剖面的同時(shí)不破壞螺旋輻射體3上的電流分布，選取螺旋管環(huán)繞過(guò)程中弧度變化t的終止值為2π×2，采用截?cái)嗍浇Y(jié)構(gòu)，即截?cái)嗦菪椛潴w3中下部分的2圈作為錐形螺旋天線的主體；饋電帶條5為矩形結(jié)構(gòu)銅帶條；通過(guò)調(diào)整饋電帶條5的尺寸來(lái)調(diào)整錐形螺旋天線的阻抗匹配。通過(guò)螺旋終止升角和螺旋天線的頂面半徑，使螺旋天線的圓極化輻射特性達(dá)到最優(yōu)值。

需要實(shí)現(xiàn)左、右極化重構(gòu)時(shí)，分別將液態(tài)金屬鎵銦合金（Eutectic gallium- indium, EGaIn）注射入聚四氟乙烯外層介質(zhì)4中，形成一個(gè)完整的螺旋輻射體3。

以應(yīng)用海事衛(wèi)星通信為例，選取中心頻率為1.6GHz。仿真錐形螺旋天線，得到410MHz的軸比帶寬。在軸比帶寬范圍內(nèi)，最大增益約8dB。反射系數(shù)<-15dB的頻率范圍為1430-1850MHz。在YOZ平面上，左旋和右旋半功率波瓣寬度分別達(dá)到56.4°和56.2°，在XOZ平面均為44°。